黄河上游主要产流区气候变化及其对水资源的影响——以甘南高原为例

 利用黄河上游主要产流区甘南高原地面气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候、水资源变化特征，及其二者的关系，建立水资源气候模式。分析表明：黄河上游主要产流区甘南高原大部分区域降水量年际变化呈下降趋势，降水量变化线性拟合倾向率在-22.6～-9.6 mm/10a之间，降水量递减以秋季降水量递减为主，降水量减少突变点在1980—1990年之间，年际变化主要存在6～7 a短周期振荡和15 a的长周期振荡特征。气温年际变化趋势呈显著上升趋势，增温速度均大于全国增温速度，增温率以冬季最大，气温增高突变点在20世纪70年代。草地年干燥指数变化呈显著上升趋势，近50 a来甘南高原气候趋于暖干化。水资源呈显著下降趋势，水资源存在2～3 a、7～8 a、20～23 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关，与干燥指数呈显著负相关，降水量减少，草地干燥指数上升，导致水资源减少。     

若尔盖高原湿地研究进展

若尔盖高原湿地是我国第一大高原沼泽湿地,也是世界上最大的泥炭沼泽。若尔盖高原湿地对黄河上游的水源涵养与补给及生态平衡的维持起着极其重要的作用,此外对全球气候与环境变化有着紧密联系。随着沼泽旱化、沙化、土壤退化等生态问题的出现,对若尔盖高原湿地的研究越来越受到重视。以湿地退化为主线,在对各种文献资料归纳整理的基础上,该文从湿地分类及信息提取、湿地生物多样性、湿地土壤和湿地温室气体、湿地与全球变化、湿地退化五方面评述了若尔盖高原湿地的研究进展。在此基础上,对若尔盖高原湿地未来的研究方向进行了展望,提出加强若尔盖高原湿地退化的过程和驱动机制研究、湿地生物多样性研究、加强湿地生态恢复与管理保护三方面建议。     

2000-2010年黄河源玛曲高寒湿地生态格局变化

玛曲湿地作为黄河上游重要的水源涵养以及补给区之一,对于调节黄河水量与泥沙量、维持生物多样性和区域生态平衡以及实现社会经济的可持续发展具有重要意义。为揭示和分析近10 年来玛曲高寒湿地系统动态变化特征及其区域差异性,应用2000 年、2010 年两期Landsat TM卫星影像提取玛曲景观类型信息,对玛曲湿地分布格局变化进行分析;利用S-G 滤波以及最大值合成法处理后的2000-2010 年MODIS归一化植被指数（NDVI）数据,进行一元线性回归分析,模拟湿地生态系统的空间演变趋势;运用长期气候观测数据,采用最小二乘法对玛曲湿地变化与气候之间的相关关系进行分析与探讨。结果表明：近10 年来玛曲夏季年际NDVI值呈现波动减小的趋势,“黄河第一弯”玛曲腹地的阿万仓处NDVI减少明显,且存在沼泽草甸向亚高山草甸类型转化趋势。另外,玛曲高寒湿地变化与降水量及温度的年际变化均有关系,但与降水量的相关关系更强。     

基于RS和GIS的中国西北不同生态类型区生态环境时空变化研究

采用定性与定量相结合的方法,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）支持下,利用1982-2000年的空间分辩率为8 km×8 km的NDVI数据（由NOAA-AVHRR提供）和地面气象资料,联合分析西北不同生态类型区生态环境的变化过程,得出中国西北地区NDVI的年平均值及其历年变化曲线、NDVI年平均值分布图和每隔10 a的差值变化图。由此可以看出,生态环境变化时空特点明显:20世纪80年代生态环境的变化波动不大,90年代以来波动变化明显,而且从1998年以后生态环境总体呈下降趋势;不同生态类型区植被指数年际变化的驱动因子不同,黄土高原区植被指数年际变化与降水量的相关性显著,而青藏高原高寒区与气温的相关性显著,其他分区与降水量和气温的相关性都不显著;生态环境变化的地域差异性明显,西北不同生态类型区中生态环境由好到差依次是陕南-陇南湿润半湿润区、黄土高原区、青藏高原高寒区、干旱区。四个分区1990年比1982年生态环境有所提高,但干旱区退化面积较大,2000年与1990年相比,生态环境都出现不同程度的退化,其中,陕南-陇南湿润半湿润区退化面积最大,其次是黄土高原区。整体生态环境状况不佳,而且近年的退化应该引起重视。     

最小数据方法在生态补偿中的应用——以甘南黄河水源补给区为例

甘南黄河水源补给区蓄水、补水功能对整个黄河流域水资源调节起了关键作用,亟需建立生态补偿机制保护生态环境。采用最小数据方法模拟出了草地水源涵养服务供给曲线,根据不同的生态恢复目标,确定补偿标准,估算新增水源涵养量。研究结果显示:(1) 通过生态补偿提高甘南黄河水源补给区水源涵养能力是可行的; (2)当合作、夏河、玛曲、碌曲、卓尼、临潭的补偿额分别达1 024.3、999.79、861.74、1 008.54、585.54、983.22元/hm²时,该区退化草地将全部禁牧,将新增水源涵养量2.253×10⁹m³;(3) 草地提供的水源涵养服务和农户经济行为存在空间异质性,因此应建立差别化、动态化补偿标准。     

青藏高原近40年来的降水变化特征

利用我国青藏高原地区的1961-2000年56个气象站的逐月降水资料,通过计算降水量的距平百分率,分析了青藏高原自1961至2000年以来降水量变化的趋势和1961-2000年以来各季降水量变化趋势,发现:青藏高原近40年来降水量呈增加趋势,降水量的线性增长率约为1.12mm/a。再将高原划分为四个季节,分析了各季40年来的降水量的变化情况得出:春季降水量年际变化较大,秋季降水量变化不明显。夏季降水量值较大而降水变化幅度较小,冬季降水量变化则与夏季相反。通过将青藏高原分为南北两个地区,分析了两个区的年降水量和四个季节的降水量的变化得出:高原南区1961-2000年降水量呈增加的趋势,降水量的线增长率为1.97 mm/a,春季和冬季降水量年际变化较大,夏季降水量变化不明显,秋季降水量略有增加;北区年降水量和夏季的降水量变化较小,秋季降水量的年际变化较大,冬季降水量变化最大。对青藏高原的南北两区用Mann-Kendall方法进行突变分析,显示高原南区分别在1978年和1994年发生突变,北区没有发现突变。     

长江、黄河源区高寒湿地动态变化研究

长江、黄河源区是中国湿地分布面积最大的地区之一,近年来湿地面积减少、功能退化引起了严重的区域生态环境问题。为了定量分析湿地退化过程,利用1986年的TM和2000年的ETM 卫星遥感数据,在GIS软件支持下,用景观格局指数对长江、黄河源区15a来湿地的分布和变化进行了研究。结果表明,15a间,长江、黄河源区湿地面积减少了2744.77km2,平均减少率为1.2%/a。长江源湿地的退化比黄河源明显。湿地主要是由高寒沼泽草甸湿地向高寒草甸湿地、裸岩裸土地和高寒草原演变,以及由水域向滩地转变。各湿地景观类型斑块数增加,破碎度和分维数提高,优势度降低,湿地景观空间结构趋于复杂,景观异质性增加。15a间研究区湿地生态服务价值降低了37.86×108元。气候干暖化是造成源区湿地变化的主要因素,人类活动加剧了这一进程。     

黄河重要水源补给区生态红线划定研究

在分析黄河重要水源补给区生态环境特征的基础上，从生态弹性力、生态敏感性和社会经济影响力三方面构建了生态红线划定评价体系，运用GIS空间分析技术构建黄河重要水源补给区的空间属性数据库，采用层次分析法确定了各指标权重，运用空间分析、叠加分析技术将黄河水源补给区分为生态红线区、生态黄线区和生态绿线区，最终确定了各区的生态保护重点及管护对策。研究结果表明：生态红线区占整个区域的38.4%，主要分布在玛曲境内的黄河及其支流的源头、甘南临夏两州农牧交错带和白龙江沿岸地区。生态红线区应该实行最严格的管控措施，严禁各种开发活动。生态黄线区占整个区域的39.1%，主要分布在临夏州南部，甘南州西北部和南部，因其生态战略地位重要，以生态修复和治理为重点，严禁有损主导生态功能的开发建设活动。生态绿线区占整个区域的22.5%，主要分布在临夏州的北部和甘南州的中部，这些地区可进行适度开发，通过生态产业的发展带动经济转型升级和环境保护的良性互动。     

过去30年气候变化对黄河源区水源涵养量的影响

黄河源区高寒生态系统具有重要的水源涵养功能。基于改进的LPJ动态植被模型,模拟研究1981-2010年中国黄河源区水源涵养量的时空变化特征,进一步探讨气候要素变化的影响。结果表明：近30年来黄河源区水源涵养量整体略呈减少趋势,减少速率为-1.15 mm/a,区域差异特征体现为大部分地区以减少趋势为主,特别是黄河源区东南部。过去30年黄河源区降水量以及大气水分需求能力的变化是影响生态系统水源涵养量增减的主要气候因素。随着干湿条件不同,两者影响程度各异,降水减少和潜在蒸散增加共同导致黄河源区东南部半湿润地区水源涵养量减少,而降水增加则是北部半干旱地区水源涵养量增加的主要原因。     

46 a气候变化对呼伦湖区域生态环境的影响

 利用1959—2005年温度、降水和卫星遥感监测资料,研究呼伦湖区域气候变化特征,进而分析气候变化对其周边地区生态环境的影响。结果表明：①近46 a来呼伦湖区域温度呈显著的升高态势;降水量波动性较大,总体上呈下降趋势,并存在11 a和22 a的周期性变化。从1999年至2005年降水量下降趋势加快。②无论是温度还是降水,其气候变率都处于升高的时期,气候变率的增大是导致极端气候事件如干旱、高温酷热天气等增多的主要原因。近年来气候的变干、变暖,使得1999年以后呼伦湖区域生态呈现快速恶化的趋势。由此引起一系列生态环境问题,如呼伦湖水域面积的缩小、湿地萎缩、草场退化等。③近年来小雨事件呈减少趋势,但进入21世纪后小雨强度和干燥事件显著增强,致使干旱事件频发和强度的增加,进一步加剧了呼伦湖区域生态环境的恶化。     

作物气候风险研究:以河南省棉花为例

1 Introduction In the past 100 years the global temperature rose sharply due to the increase of greenhouse gas emissions into the atmosphere. The mean ground temperature rose by 0.5–0.6°C in the 20th century and 0.3–0.4°C in the last 20 years of the c…     

河南省棉花的气候风险研究

地理过渡带附近的农业气候风险度对气候变化有较为敏感的响应。作者在前人对农作物适宜度研究的基础上，建立棉花气候适宜度模型和风险度指标，对河南省棉花气候风险度进行了深入的分析。研究发现．近40年米河南省棉花气候风险度有逐渐增加的趋势．其中降水量对气候风险度增加的作用最重要．而且气候适宜度及其变率对风险度的变化的影响在不同时期有不同的表现；风险度的增加速度有明显的区域差异性和过渡性．在东西方向上．东部平原区的风险度变化快于西部山区．其中黄淮平原中南部与伏牛山区的对比最为显著．在南北方向上．黄淮平原中南部到黄河中游谷地的快速增长带与黄河下游沿岸到中游北侧的低速增长带的对比特别明显．这主要是地形过渡带和气候过渡带作用的结果；风险度的变化过程也有明显的区域差异性．跳跃式变化是河南东部风险度变化中的重要特点．这种突变特点在南北方向上有明显的纬度差异性；在河南西部山地的风险度变化中，跳跃式变化很少见，尽管该区近40年棉花气候风险度的变化倾向仍为增加趋势．但自20世纪80年代末以来．风险度逐渐减小．     

青海河湟谷地气候及干旱变化研究

利用1961—2002青海河湟谷地11个气象台站气温、降水等地面观测资料,对该区气候要素的年代际变化特征及其干旱变化的成因进行了初步分析。结果表明：青海河湟谷地各季节平均气温20世纪90年比60年代偏高了0.4～0.8℃,冬季增温最显著。年平均降水量90年代比60年代偏少17.2 mm。地表蒸发量80~90年代比60~70年增多。90年代青海河湟谷地秋季和春季降水量减少,使得秋季和春季干旱发生的频次增加,导致河谷地区的径流量减少。     

近40 年来青藏高原典型高寒湿地系统的动态变化

选择青藏高原长江源区、黄河源区以及若尔盖地区等典型高寒湿地分布区域, 利用1969、1986、2000 和2004 年多期航片和卫星遥感数据, 从湿地主要组分分布、空间格局以及水生态功能等方面, 分析了近40 年来典型高寒湿地系统动态变化特征及其区域差异性。结果表明: 青藏高原典型高寒湿地退化具有普遍性, 湿地面积萎缩在10%以上。以长江源区的沼泽湿地退化最为严重, 退缩幅度达到29%, 同时大约有17.5%的长江源区内流小湖泊干涸消失, 黄河源区和若尔盖地区湿地系统空间分布格局的破碎化和岛屿化程度显著加剧。高寒 湿地系统退化使其水文功能发生变化, 表现在湿地退化较为强烈的长江源区与若尔盖地区枯 水期流量减少、稀遇较大流量径流发生频率增加而常遇流量发生频率减少、水涵养能力下降。湿地系统变化与区域气温显著升高有关, 在20 世纪80 年代以来区域增温幅度升高到过去40 年平均增温幅度的2.3 倍, 湿地系统退化程度也同步在20 世纪80 年代中期以后明显加剧。在降水量呈现增加以及冰川趋于消融的背景下, 高寒湿地退化是导致其流域径流持续递减的主要因素之一。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征

基于京津冀及周边34个气象站点逐日气温、相对湿度和降水数据,辅以Mann-Kendall趋势分析、SatScan时空重排扫描等数理统计方法,对1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征进行分析。结果表明：① 1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪变化具有阶段性,2000年之前干旱-热浪频次多为负距平,暴雨频次相对较多;2000年后干旱和热浪频次呈上升趋势,暴雨频次呈下降趋势;② 综合考虑多种致灾因子,京津冀地区高致灾因子区集中于东部沿海区和西部太行山地区,低致灾因子区分布于中部平原区;③ 1960~2013年京津冀地区干旱和热浪空间分布具有明显的重叠性,两者空间叠加区主要分布于5个区域：北部沿海区、北部燕山山区、西部太行山区、南部平原区。对于北京、天津、保定等中部平原区的城市而言,其为多灾种叠加的“平静区”,干旱-暴雨-热浪灾害时空群集事件相对较少。     

Studies on eco-environmental change in source regions of the Yangtze and Yellow Rivers of China:present and future

The source regions of the Yangtze and Yellow Rivers are important in the field of eco-environmental change research in China because of its distinct alpine ecosystem and cryosphere environment. At present, there are three different concepts on the extent of source areas of the Yangtze and Yellow Rivers: hydrological, geographical, and eco-environmental. Over the past decades, annual average air temperature has warmed significantly; moreover, the temperature rise rate increases notably with increase of time of the data series. Annual precipitation has no obvious increase or decrease trend, and the climate has become warm and dry in the source regions. As a result, the cryosphere in the regions has shrunk significantly since 1960 s. A warm and dry climate and changing cryosphere together induced a substantial declination of alpine wetlands, marked decrease in river runoff, significant degradation of alpine grassland, and a reduction of engineering stability.The ecological environment, however, has a tendency for restoration in the regions because the climate has become gradually warm and wet since 2000. Thus, studies on eco-environmental change is transforming from a single element to multidisciplinary integration. Climate change-cryopshere change-physical and socioeconomic impacts/risk-adaptation constitute a chain of multidisciplinary integration research.     

1960-2016年黄土高原多尺度干旱特征及影响因素

明晰黄土高原干旱特征对于生态工程建设和社会经济可持续发展具有至关重要的作用。基于1960—2016年黄土高原59个气象台站数据和标准化降水蒸散指标（SPEI）,本文分析了黄土高原多尺度干旱时空变化特征,并探讨了遥相关指数对黄土高原干旱变化的影响。结果表明：① 黄土高原SPEI指数呈下降趋势,其中70年代初和90年代末为显著干旱时期,80—90年代初为较湿润时期;② 年尺度SPEI呈下降趋势的区域遍布整个黄土高原,以山西西部、宁夏北部和甘肃中东部最为显著,而黄土高原西北和西南部则表现为变湿趋势;③ 春、夏和秋三季SPEI均呈下降趋势,且夏、秋季下降趋势较大,趋势系数均为-0.03/10a。春季干旱趋势与年际变化较为一致,秋季干旱趋势范围较大,占总面积的64.53%,冬季干旱范围较小且不显著;④ 多尺度干旱同时受IOD、NAO、PDO、AMO和ENSO3.4等遥相关指数的共同影响,且该影响存在明显的年际和年代际相位转换特征。多元回归分析显示,IOD和NAO对黄土高原干旱解释率较高,分别为22.98%和12.23%,而ENSO3.4解释率较低,表明黄土高原降水变化与西南季风具有较好的关联性。     

近54a蒙古高原降水变化趋势及区域分异特征

近半个世纪，有关全球气候的话题一直是科学界争论的焦点，拥有世界最大温带草原的蒙古高原降水变化是属于全球变化问题，又是其脆弱环境变化的最主要驱动因子之一。通过利用蒙古高原1961—2014年136个气象站点的月降水量数据，采用Sen’ s斜率法、Mann-Kendall趋势检验法和空间地统计方法，研究了该地区近54 a降水要素基本气候特征及其时空变化规律。结果表明：（1）近54 a蒙古高原年降水量呈减少趋势，趋势为-2.30 mm·（10 a）^-1（P＞0.05），整体上年降水量东南及西北显著减少，东北及中南明显增加（2）夏季和秋季降水量呈减少趋势，趋势分别为-5.75 mm·（10 a）^-1和-0.42 mm·（10 a）^-1（P＞0.05）；春季和冬季降水量呈显著增加趋势，趋势分别为1.95 mm·（10 a）^-1和0.50 mm·（10 a）^-1（P<0.05）；季节降水量出现正负距平的年份和周期有所不同。（3）春季和冬季降水量呈增加趋势的站点居多，占全部站点的89.0%和84.6%，主要分布于高原东北部和中南部地区；夏季和秋季降水量呈减少趋势的站点居多，占全部站点的80.1%和57.4%，主要分布于高原东南部和西北部地区。为准确评估蒙古高原气候变化以及合理提出生态环境决策提供科学参考。